Dans cette thèse, nous proposons un modèle complet de la formation de l'image, qui s'applique à des objets microscopiques 3D translucides.Dans notre modèle, un objet translucide est défini comme une répartition discrète d'indices de réfraction et de coefficients d'absorption. Pour simuler le trajet de la lumière, nous proposons un modèle physique utilisant des techniques de lancer de rayons de la source vers l'observateur. Ce modèle physique sert à calculer l'espace objet éclairé. Pour simuler la génération d'images par le système optique, nous utilisons des principes d'optique ondulatoire. Nous modélisons la fonction de transfert 3D du microscope, qui dépend de la défocalisation. Après avoir choisi un plan de focalisation, nous calculons une image simulée en appliquant cette fonction de transfert à chaque plan plus ou moins défocalisé de l'espace objet éclairé. Une séquence d'images simulées est obtenue en faisant varier la focalisation.

La capture en relief d'une scène réelle peut être réalisée grâce à un couple de caméras vidéo (banc stéréoscopique). La capture de ces images vidéo stéréoscopiques et leur restitution sur des systèmes de projection en relief sont à l'interface entre les domaines de la réalité virtuelle, de la vision par ordinateur, et du cinéma en relief. Placé au sein de cette très vaste thématique, ce travail concerne la projection en relief, sur des systèmes de Réalité Virtuelle, d'images issues d'une capture par un banc stéréoscopique fixe. De très nombreuses contraintes (limitations des configurations de capture et des conditions de restitution notamment) ont restreint l'utilisation de cette technologie. Dans ce mémoire de thèse, nous détaillons les améliorations que nous avons apportées à certaines étapes de la chaîne de transmission stéréoscopique, afin de maîtriser la restitution de vidéos stéréoscopiques. Pour atteindre cet objectif, nous avons réalisé une modélisation mathématique détaillée des caméras, et des différentes configurations de capture et de restitution que nous utilisons. Disposer d'images stéréoscopiques les moins déformées possibles était un point de départ indispensable à la suite de notre travail. Dans ce but, nous avons développé un algorithme de rectification d'images vidéo stéréoscopiques. Afin d'assurer une rectification temps réel, nous avons implémenté cet algorithme sur processeur de carte graphique (GPU ou Graphics Processing Unit), en mettant en place une technique à base de table de référence. La distance interoculaire de l'utilisateur est un paramètre important pour assurer une bonne restitution des images sur les systèmes de Réalité Virtuelle. Pourtant par commodité, la valeur moyenne de cet écart est souvent prise comme référence, alors que d'importantes différences existent d'un utilisateur à l'autre. Afin d'améliorer la restitution en fixant plus précisément ce paramètre critique, nous avons développé une méthode de calibration de la distance interoculaire de l'utilisateur. Enfin, alors que les spectateurs des salles de cinéma en relief sont assis dans une zone bien définie devant l'écran, le déplacement des utilisateurs devant le système de projection d'images stéréoscopiques est une caractéristique des systèmes de Réalité Virtuelle. Pour palier aux problèmes que l'on rencontre lors de la projection d'images issues d'un banc stéréoscopique fixe pour un utilisateur en mouvement, nous proposons une méthode pour maitriser la restitution de la profondeur perçue par cet utilisateur, en nous basant sur une segmentation en profondeur de la scène.

Le but de notre étude est de proposer comme information complémentaire un autre indicateur glaciologique, la teneur en gaz de la glace , qui dépend en particulier de la température et de la pression atmosphérique, donc de l'altitude du site de formation de la glace polaire. Cependant, la teneur en gaz dépend aussi d'autres paramètres dont la discussion nécessite une connaissance des processus de formation, de métamorphisme et de migration des inclusion s gazeuses (Chapitre I). La composition de ces inclusions fournit des indications précieuses sur ces processus (Chapitre II). Les mesures ont été effectuées sur une centaine d' échantillons provenant des sites de Camp Century (Groenland) et Devon Island (Territoires du Nord-Ouest, Canada) pour l'hémisphère Nord et de Byrd ainsi que de la station D 10 (Terre Adélie) pour l' Antarctique. Elles permettent de discuter la représentativité de la teneur en gaz de la glace polaire pour caractériser le site de formation (Chapitre Ill) et d'analyser la complémentarité des teneurs gazeuses et isotopiques pour distinguer les effets climatiques des effets rhéologiques (Chapitre IV). Une synthèse des résultats obtenus et des perspectives offertes par cette méthode est proposée en conclusion. .

Les technologies de relief tridimensionnel (3D) ont récemment reçu un nouvel attrait. Lesraisons potentielles sont que ces technologies peuvent fournir une expérience visuelle plusriche et plus immersive. En effet, un observateur peut extraire les disparités binoculairesprésentées entre les vues gauche et droite, pour retrouver plus efficacement la profondeur dela scène visuelle observée, et ainsi, trouver une nouvelle dimension dans le contenu.Cependant, tandis que la valeur de la profondeur est plutôt bien appréciée, un certain nombrede problèmes qui impactent la qualité de l'expérience dans les représentations 3D ont étéidentifiés. L'objective de cette thèse est d'étudier les principaux facteurs qui affectent laqualité de l'expérience en stéréoscopie dans le but de fournir des méthodes qui pourraientaméliorer l'utilisation des systèmes stéréoscopiques. Trois aspects majeurs de la qualité del'expérience sont adressés : (1) les sources et causes de la fatigue visuelle, (2) les distorsionsperceptives et (3) l'amélioration de la qualité de l'expérience en 3D au travers de l'adaptationdu contenu visuel. Pour étudier la fatigue visuelle, les mouvements de vergence étaientmesurés à la fois avec un écran 3D et avec un système à double écran qui permettaient laprésentation de stimuli avec les informations de disparité et de flou présentés en congruencecomme en incongruence. L'effet de la stéréoscopie sur les mouvements de vergence a étéétudié dans le but de tester si la mesure oculaire pouvait être utilisée comme indicateur defatigue visuelle. Le sujet suivant étudiait la consistance de la perception des formes 3Dstéréoscopiques en fonction de distances virtuelles induites par la disparité et par le signald'accommodation. Le rôle de la taille de la pupille et de la profondeur de champ enstéréoscopie étaient étudiés par la manipulation de la taille de la pupille avec deux conditionsd'illumination contrôlée. Finalement, l'amélioration de la perception de la forme 3D estquestionnée au travers de l'adaptation du contenu visuel en fonction de la mesure de seuilsperceptifs individuels pour des stimuli se déplaçant en profondeur.

Soutenue par les progrès récents et rapides des techniques d'acquisition 3D, la reconnaissance d'objets 3D a suscité de nombreux efforts de recherche durant ces dernières années. Cependant, il reste à résoudre dans ce domaine plusieurs problématiques liées à la grande quantité d'information, à l'invariance à l'échelle et à l'angle de vue, aux occlusions et à la robustesse au bruit.Dans ce contexte, notre objectif est de reconnaitre un objet 3D isolé donné dans une vue requête, à partir d'une base d'apprentissage contenant quelques vues de cet objet. Notre idée est de formuler une méthodologie locale qui combine des aspects d'approches existantes et apporte une amélioration sur la performance de la reconnaissance.Nous avons opté pour une méthode par points d'intérêt (PIs) fondée sur des mesures de la variation locale de la forme. Notre sélection de points saillants est basée sur la combinaison de deux espaces de classification de surfaces : l'espace SC (indice de forme- intensité de courbure), et l'espace HK (courbure moyenne-courbure gaussienne).Dans la phase de description de l'ensemble des points extraits, nous proposons une signature d'histogrammes, qui joint une information sur la relation entre la normale du point référence et les normales des points voisins, avec une information sur les valeurs de l'indice de forme de ce voisinage. Les expérimentations menées ont permis d'évaluer quantitativement la stabilité et la robustesse de ces nouveaux détecteurs et descripteurs.Finalement nous évaluons, sur plusieurs bases publiques d'objets 3D, le taux de reconnaissance atteint par notre méthode, qui montre des performances supérieures aux techniques existantes.

Dans l'univers imaginaire d'Henry Bauchau, l'appel récurrent au minéral, par ses propriétés de froideur et de silence, semble à première vue consonner avec une thématique de la rupture et de la séparation, très présente dans ses premiers écrits. Mais, dès son premier roman, l'image de la Grande Muraille convoque deux valeurs opposées, l'une liée à l'absence de chaleur et de parole ( attachée à la figure de la mère), l'autre à l'affect et à l'avènement de la parole (attachée à la figure de l'analyste). Le paradoxe de ce double investissement métaphorique empêche de fixer toute valeur symbolique a priori et invite à analyser les rapports relationnels complexes tissés autour des images du minéral.Surgi du dialogue étroit avec le cosmos et de l'appartenance au mouvement littéraire de son époque, l'imaginaire minéral d'Henry Bauchau apparaît structuré selon les principes de la complémentarité et la réversibilité.Par l'ambivalence qui lui est constitutive, le minéral rend possible le passage du désenchantement, apparemment sans issue, à la promesse de sérénité. Lié à un mouvement de retour vers le sensible, l'accueil du minéral favorise le renforcement du sujet, après avoir contribué à sa fragilisation. Le minéral oriente l'être dans le dépassement de la conscience tragique vers une conscience cosmique, par le contact intime avec les forces visibles et invisibles de l'univers.Ainsi, le minéral ne met pas en doute chez Bauchau la notion de cohérence et d'unité, mais participe pleinement à sa réalisation, en dressant une relation entre le sujet et le monde en termes de continuité et de liaison. Le monde n'est pas seulement le lieu des épreuves et des doutes, mais également l'occasion de moments privilégiés, comme la pratique artistique, qui rétablit la cohérence entre l'homme et la matière du monde, et prolonge l'expérience individuelle dans l'expérience universelle.Le poème, à l'instar de l'homme, s'avère partie prenante de la matérialité du monde. La matière minérale apparaît au centre de l'interrogation sur l'origine des mots et sur leurs caractéristiques. La pierre, le sable, le sel, les phénomènes telluriques sont autant de référents qui structurent un métadiscours sur la matière verbale, située entre silence et émergence. De l'extraction à l'abstraction, le travail d'écrivain comporte une double démarche : s'il doit d'une part solidifier le langage soumis à l'effritement, d'autre part, il se voit obligé de tailler la matière amorphe et de sortir le langage de son inertie.L'analyse de la naissance de l'œuvre et de sa maturation, à travers les modifications successives, permet de constater combien les éléments apparemment disparates tendent à s'intégrer dans une structure organique par la recherche des connecteurs entre les parties. Ce qui fait le sens de l'œuvre, ce ne sont pas les éléments pris séparément, mais les relations qui se tissent entre eux. Pourtant, il n'est pas question pour Bauchau d'un idéal classique d'unité, conçu comme mesure et proportion, même si l'image de la pyramide, évoquée dans quelques épisodes, pourrait le laisser croire. L'érosion et la tectonique restent les principes actifs d'une écriture qui ne vise pas à reproduire le réel, mais à combler l'écart qui l'en sépare. Dès lors, le nombre d'or convoqué comme principe esthétique par un des personnages bauchaliens, n'est pas lié à l'image de la pyramide, mais au principe de la pyramide, qui vise l'équilibre entre les parties et l'ensemble.La hantise de l'architecturation, qui clôt notre parcours dans l'univers minéral bauchalien, montre le désir d'une inscription stable et cohérente et infirme le postulat initial sur le monde minéral, celui de la discontinuité.Finalement, l'unité à laquelle parviennent le moi et l'œuvre chez Bauchau est celle de la mosaïque, qui dans l'unité d'ensemble ne nie pas les différences et les singularités, qui ne refuse pas le discontinu, mais l'intègre et le dépasse. / The recurrent appeal to the mineral in the work of Henry Bauchau might appear, due to its features reminding of coldness and silence, in close relationship with the poetry of breach and separation which the Belgian writer has been often connected to. Yet, this primary intuition is contested ever since the first novel, where the mineral integrates both its repulsive and attractive features. Thus, erecting from a double-levelled interrelationship, from the tight dialogue with the Cosmos and the belonging to the literary movement of his age, the mineral universe of Bauchau shall be structured following the principles of the complementary and the reversible. Through its constitutive ambivalence, the mineral makes possible the passing over from the unpleasant, seemingly hopeless, to the promise of serenity. Linked to a movement of returning to the sensible after “God's death” in a new manner of grasping the world, in the immediate space, the receipt of the mineral favours the strengthening of the subject after having previously contributed to its becoming fragile. The mineral urges human being from surpassing tragic conscience towards acquiring cosmic conscience, using intimate contact with both visible and invisible forces of the Universe. The tendency to blur the demarcation lines between various species is nothing but a statement of belonging to a single wholeness to which the writer is willing to reach. Hence the mineral with Bauchau does not question the notion of coherence and unity, but fully participates to its achievement, through creating a link between the subject and the world in terms of continuity and connection. The world is not only the place of attempts and doubts, but also the chance of outstanding moments, such as the artistic work, where the coherence between the human being and the world's matter is possible to reinstate, while extending the individual experience in the universal one.

Soutenue par les progrès récents et rapides des techniques d'acquisition 3D, la reconnaissance d'objets 3D a suscité de nombreux efforts de recherche durant ces dernières années. Cependant, il reste à résoudre dans ce domaine plusieurs problématiques liées à la grande quantité d'information, à l'invariance à l'échelle et à l'angle de vue, aux occlusions et à la robustesse au bruit.Dans ce contexte, notre objectif est de reconnaitre un objet 3D isolé donné dans une vue requête, à partir d'une base d'apprentissage contenant quelques vues de cet objet. Notre idée est de formuler une méthodologie locale qui combine des aspects d'approches existantes et apporte une amélioration sur la performance de la reconnaissance.Nous avons opté pour une méthode par points d'intérêt (PIs) fondée sur des mesures de la variation locale de la forme. Notre sélection de points saillants est basée sur la combinaison de deux espaces de classification de surfaces : l'espace SC (indice de forme- intensité de courbure), et l'espace HK (courbure moyenne-courbure gaussienne).Dans la phase de description de l'ensemble des points extraits, nous proposons une signature d'histogrammes, qui joint une information sur la relation entre la normale du point référence et les normales des points voisins, avec une information sur les valeurs de l'indice de forme de ce voisinage. Les expérimentations menées ont permis d'évaluer quantitativement la stabilité et la robustesse de ces nouveaux détecteurs et descripteurs.Finalement nous évaluons, sur plusieurs bases publiques d'objets 3D, le taux de reconnaissance atteint par notre méthode, qui montre des performances supérieures aux techniques existantes. / There has been strong research interest in 3D object recognition over the last decade, due to the promising reliability of the 3D acquisition techniques. 3D recognition, however, conveys several issues related to the amount of information, to scales and viewpoints variation, to occlusions and to noise.In this context, our objective is to recognize an isolated object given in a request view, from a training database containing some views of this object. Our idea is to propose a local method that combines some existent approaches in order to improve recognition performance.We opted for an interest points (IPs) method based on local shape variation measures. Our selection of salient points is done by the combination of two surface classification spaces: the SC space (Shape Index-Curvedness), and the HK space (Mean curvature- Gaussian curvature).In description phase of the extracted set of points, we propose a histogram based signature, in which we join information about the relationship between the reference point normal and normals of its neighbors, with information about the shape index values of this neighborhood. Performed experiments allowed us to evaluate quantitatively the stability and the robustness of the new proposed detectors and descriptors.Finally we evaluate, on several public 3D objects databases, the recognition rate attained by our method, which outperforms existing techniques on same databases.

Cette thèse traite de l'étude de la profondeur des séismes modérés (4 < M < 5.5), à travers l'utilisation de données telesismiques, c'est à dire à partir d'enregistrements de sismographes situes a des distances de 3000 jusqu'à 9000 km de la source. L'estimation de la profondeur d'un séisme s'obtient en comparant les temps d'arrivée de l'onde directe (P) générée par ce séisme, avec ceux des ondes réfléchies sur la surface de la Terre, au-dessus du foyer du séisme (les phases de profondeur pP, sP). Nous utilisons le réseau du CTBTO (Comprehensive Test-Ban-Treaty-Organization, composé de mini-réseaux (10-20 sismographes), nous permettant de développer deux nouvelles méthodes d'estimation de la profondeur. La première est une inversion complète du mécanisme au foyer, simultanément a la profondeur. La seconde est une méthode d'analyse spectrale : le cepstre. A l'aide d'exemples de séismes en zone intracontinentale, nous montrons que ces deux méthodes sont complémentaires et qu'elles apportent une information nouvelle sur l'estimation de la profondeur pour les séismes de régions peu instrumentées. Dans un second temps, une optimisation de la méthode cepstrale a permis d'étendre l'estimation de la profondeur a l'utilisation de stations isolées provenant du réseau mondial IRIS. Cette nouvelle méthode, complètement automatique, a permis de localiser en profondeur les séismes de magnitude supérieure à 4.5 pour la zone de subduction de Guerrero (Mexique). Nous avons ainsi mis en évidence une répartition homogène des profondeurs des séismes dans la zone du gap de Guerrero. En combinant ces estimations de la profondeur de l'interface avec celles obtenues a l'aide d'une relocalisation de l'ensemble de la sismicité (par la méthode de l'ISC-Locator), nous proposons une imagerie de la géométrie de la subduction. Nous avons ensuite étudié l'influence de la profondeur sur les propriétés sismiques des séismes. En particulier, nous avons évalué la relation entre la profondeur et la chute de contrainte pour les séismes récents et modérés de la plaine du Pô, en Italie. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur le réseau accéléromètrique régional de l'INGV Milan pour estimer les spectres sources de ces séismes, puis en déduire les fréquences coins et les chutes de contraintes associées. Ces spectres sources s'obtiennent à l'aide d'une méthode d'inversion qui sépare simultanément l'effet de l'atténuation, les effets de sites et l'effet de la source sur les spectres des ondes S, générées par les séismes et enregistrées en surface par les accéléromètres. Après inversion, nous trouvons une faible augmentation de la chute de contrainte avec la profondeur. / This thesis deals with depth estimations of moderate earthquakes (4 < M < 5.5), observed through the use of teleseismic data. At teleseismic distances (from 3000 to 9000 km), estimations of earthquake depths come from the estimation of the delays between the arrival time of the direct P-wave and the arrival times of the waves which have been reflected on the surface above the source (known as : depth phases pP and sP). The CTBTO (Comprehensive Test-Ban- Treaty-Organization) monitoring system allows the detection of these teleseismic phases for weak events, with magnitudes below 5, since this global network is composed by arrays (10-20 close single stations, in the same location). Using this network, two methods were developed for teleseismic depth estimation. First, a depth-phase recognition method is applied, based on a new improved cepstral analysis. In addition, we have developed a focal mechanism genetic algorithm inversion. We have applied these two methods for earthquakes occurring in intracontinental areas and we have proved that these new depth determinations provide new and complementary information about the source for barely instrumented areas. We have also developed another method, completely blind and automatic, which consists in an improvement of the cepstral analysis. The reliability of this method to improve depth estimation has been proved by relocating the recent moderate seismicity of the Guerrero subduction area (Mexico). In the Guerrero area, this cepstral analysis efficiently clusters event locations. We then use teleseismic waves reflected on the subduction interface to evaluate the depth of the interface above the focal hypocenter, which allows to specify the subduction interface geometry. We have finally conducted an exhaustive analysis of the depth distributions, based on a relocalization of the ISC catalogue using the new ISC-Locator algorithm and we provide an improved image of the subduction. Finally, we have conducted a study of the relationship between earthquake depths and seismic properties. In particular, we have focused on the burning issue about the links between stress drops and focal depths. We have found an interesting case study with the Po Plain recent seismicity (Northern Italy). Brune's stress drops and magnitudes have been estimated from a generalized parametric inversion using the regional accelerometric network from INGV Milano. We have shown that there is only a slight dependency between stress drops and earthquake depths in the Po Plain.

Dans cette thèse, nous proposons une technique de prédiction structurée qui combine les vertus des champs aléatoires conditionnels Gaussiens (G-CRF) avec les réseaux de neurones convolutifs (CNN). L’idée à l’origine de cette thèse est l’observation que tout en étant d’une forme limitée, les GCRF nous permettent d’effectuer une inférence exacte de Maximum-A-Posteriori (MAP) de manière efficace. Nous préférons l’exactitude et la simplicité à la généralité et préconisons la prédiction structurée basée sur les G-CRFs dans les chaînes de traitement d’apprentissage en profondeur. Nous proposons des méthodes de prédiction structurées qui permettent de gérer (i) l’inférence exacte, (ii) les interactions par paires à court et à long terme, (iii) les expressions CNN riches pour les termes paires et (iv) l’entraînement de bout en bout aux côtés des CNN. Nous concevons de nouvelles stratégies de mise en œuvre qui nous permettent de surmonter les problèmes de mémoire et de calcul lorsque nous traitons des modèles graphiques entièrement connectés. Ces méthodes sont illustrées par des études expérimentales approfondies qui démontrent leur utilité. En effet, nos méthodes permettent une amélioration des résultats vis-à-vis de L’état de l’art sur des applications variées dans le domaine de la vision par ordinateur. / In this thesis we propose a structured prediction technique that combines the virtues of Gaussian Conditional Random Fields (G-CRFs) with Convolutional Neural Networks (CNNs). The starting point of this thesis is the observation that while being of a limited form GCRFs allow us to perform exact Maximum-APosteriori (MAP) inference efficiently. We prefer exactness and simplicity over generality and advocate G-CRF based structured prediction in deep learning pipelines. Our proposed structured prediction methods accomodate (i) exact inference, (ii) both shortand long- term pairwise interactions, (iii) rich CNN-based expressions for the pairwise terms, and (iv) end-to-end training alongside CNNs. We devise novel implementation strategies which allow us to overcome memory and computational challenges

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.